浅海低频声场中目标深度分类方法研究

分析了浅海甚低频声场中的垂直双水听器的互谱特性,尤其关注了声场中只存在两阶简正波时声压互谱的有功分量.数值计算表明:当两个水听器的深度布放合理时,声压互谱有功分量的正负号分布与水平距离无关,选择合适的水听器深度布放组合,可以用于水面目标、水下目标的双择判决;声速分布对该方法的使用影响不大,海底存在吸收将影响算法的作用距离,但在有效作用距离内,该算法仍有较好的稳健性.运用Pekeris波导有效深度的概念建立了声压互谱有功分量正负号分布特性的近似理论分析并可预报双水听器合理的布放深度.理论分析揭示了双水听器布放深度之和应等于波导有效深度,并且在有效深度限制的波导范围内,整个声场的声压互谱有功分量的正负号分布被分为三个水平区域.理论分析加深了对浅海低频声场特性的理解,对该算法的实际使用有指导意义.

浅海矢量声场干涉结构形成机理及试验研究

浅海低频声场的微观结构特征在于具有可用波导不变量表征的稳定空间-频率干涉结构.声场兼具标量场和矢量场,波导条件下二者联合决定声场的全部特性.本文研究浅海声场空频干涉结构的矢量场特征.理论分析了声压谱、动能密度谱、声强流谱等矢量场干涉结构的形成机理,探讨了矢量场干涉结构的波导不变量表征,数值仿真研究了Pekeris波导中能量和能流密度的干涉特性,进行了宽带声源辐射矢量声场干涉特性及表征的海上试验.实测结果与理论、仿真分析有较好的一致性.研究结果表明:中近程和中远程声场均能模态相干,有稳定的空频干涉结构,并且矢量声场空频干涉结构存在多种形式,除各种能量和能流密度谱图外,相干系数谱也呈现干涉特征,这些形式的空频干涉结构均可用波导不变量理论有效表征.